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Eficiência energética no setor residencial

Eficiência energética no setor
residencial

por:

Fernando Westphal

@fernandowestphal.prof

Tempo de leitura: 4 minutos

“O Brasil é eficiente?” Comecei minha palestra com esta pergunta no VidroSom 2023, que ocorreu junto ao SAIE VETRO em Florianópolis no dia 1° de setembro. Claro que é uma pergunta capciosa. Se formos respondê-la com uma análise profunda sobre indicadores econômicos, como crescimento do PIB, resultado da balança comercial ou discorrer sobre qualidade dos serviços prestados à população, podemos chegar a resultados pouco animadores. Mas se formos restringir a análise ao uso e geração de energia no Brasil, nós somos um bom exemplo para o mundo. Demonstrei isso na palestra com alguns números, que trago resumidamente aqui.

Fontes Renováveis

Os dados do último Balanço Energético Nacional (BEN), publicado agora em 2023 pelo Ministério de Minas e Energia, apontam que 86% da eletricidade consumida no Brasil em 2022 foi gerada por fontes renováveis. Esse percentual é distribuído entre as usinas hidrelétricas, com 62% de participação do total da eletricidade gerada no país, seguido pela eólica (12%), biomassa (8%) e solar (4%). Se compararmos com outros países, nós somos referência em energia limpa. Os Estados Unidos têm apenas 19% da geração de eletricidade por fontes renováveis. A eletricidade consumida no país norte-americano utiliza como fontes principais o gás natural (32%), o carvão (26%) e a nuclear (22%). A Alemanha, país referência em promoção de geração de energia solar e eólica, teve apenas 41% de sua eletricidade gerada por fontes renováveis em 2021.

Consumo nas Residências

O tema do VidroSom deste ano era habitação de interesse social. O setor residencial no Brasil representou 27% do consumo total de eletricidade em 2022. O consumo médio mensal de eletricidade nas residências brasileiras é de cerca de 180kWh (quilowats-hora), resultando num consumo anual de 2.160kWh. Na Alemanha, o consumo médio de eletricidade nas residências é de 3.100kWh por ano, mas eles utilizam outras fontes para o aquecimento, especialmente gás natural, elevando o consumo para 18.000kWh, quando fazemos a conversão do volume de gás para kWh térmico. No Brasil, também são utilizadas outras fontes de energia nas residências, especialmente para a cocção de alimentos, como é o caso da lenha, que representa 26% da energia total consumida no setor, e o gás de cozinha, com 22% de participação. Adicionando essas fontes no cálculo, o consumo anual de energia de uma residência brasileira vai a 5.000kWh. Ainda assim, o uso na Alemanha é três vezes superior. Se compararmos com o perfil de consumo nos Estados Unidos, a diferença é ainda mais gritante. Uma residência na Flórida apresenta em média um consumo de eletricidade de 13.100kWh por ano, ou 1.090kWh por mês, o que representa seis vezes o valor brasileiro — sem contar as outras fontes de energia.

Condições Climáticas

Então, no setor residencial nós somos muito eficientes. Utilizamos menos energia e geramos eletricidade de forma mais limpa. É claro que somos agraciados com boas condições climáticas, que dispensam a necessidade de calefação ou uso de ar-condicionado de forma intensa ao longo do ano. E devemos continuar tirando proveito disso. Mesmo que a população venha a ter acesso facilitado a aparelhos de ar-condicionado no futuro, por consequência da evolução tecnológica e redução de custos, devemos trabalhar para que o uso seja restrito às épocas extremamente necessárias, quando o clima externo é desfavorável. Por isso é importante o esforço no desenvolvimento de projetos de edificações com alta eficiência, com o uso de vidros de controle solar, elementos de sombreamento e aproveitamento da luz do sol e ventilação natural.

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Vidros podem ser dinâmicos, ativos e inovadores

Vidros podem ser dinâmicos,
ativos e inovadores

por:

Fernando Westphal

@fernandowestphal.prof

Tempo de leitura: 4 minutos

O projeto de uma fachada eficiente em climas tropical, subtropical e temperado é sempre um grande desafio. Embora tenhamos que reduzir o ganho de calor no verão, também é necessário vencer o frio rigoroso do inverno, especialmente em edificações residenciais, onde existem poucas fontes de calor interno para aquecer naturalmente o ambiente. Esses climas são predominantes na maior parte do Brasil. Pensando nos vidros, seja para instalação em esquadrias ou fachadas-cortina, a questão pode ser complexa. A necessidade de redução significativa do ganho de calor pode levar a soluções que resultem na diminuição da luz natural no ambiente interno. Em geral, os vidros de controle solar de alta eficiência tendem a ser mais escuros ou refletivos do que um vidro incolor comum. Elementos de proteção solar, como brises e venezianas, podem ter um bom resultado na redução do calor interno, mas também promovem obstrução do contato visual com o exterior e acesso à luz. O projeto precisa ser bem elaborado, considerando o desenho dos brises em conjunto com a especifi cação do vidro. O ideal é que o elemento de proteção seja móvel, permitindo o bloqueio do sol quando necessário para reduzir o calor e excesso de luz, mas admitindo-o quando o clima estiver frio ou quando há possibilidade de maior iluminação natural. Todo elemento móvel numa fachada já desperta um alerta para o proprietário da edificação: a necessidade de manutenção. Isso torna-se um empecilho no desenvolvimento e aplicação da estratégia.

Solução a caminho

E se esse controle pudesse ser aplicado diretamente o vidro? Isso já é possível por meio de vidros dinâmicos, ou ativos, que podem ter suas características alteradas durante o uso, agindo ativamente sobre o desempenho da edificação. Nesta lista, podemos citar os vidros eletrocrômicos e os termocrômicos. Os primeiros têm sua capacidade de transmissão de luz e calor alteradas por uma corrente elétrica, podendo ser automatizada por meio de sensores ou manual por acionamento do usuário. Já os vidros termocrômicros têm sua transmissão de luz e calor alterada de acordo com a temperatura do vidro. Existem revestimentos (coatings) e películas para esse tipo de comportamento, sendo aplicados a vidros laminados, da mesma forma como os eletrocrômicos. Materiais mais avançados permitem reduzir significativamente o ganho de calor enquanto mantêm alta transparência à luz.

Aerogel

Na verdade, as tecnologias recentes e mais inovadoras no mercado vidreiro têm surgido para aplicação no interlayer de vidros laminados ou no preenchimento da câmara de ar dos vidros insulados. É o caso do aerogel. Um material extremamente leve, isolante e translúcido, que aplicado ao vidro insulado pode proporcionar o redirecionamento da luz e aumentar o isolamento térmico da composição. Talvez não seja o caso de aplicação no Brasil para a função de barrar o calor em esquadrias comuns, mas pode ser uma estratégia interessante na execução de paredes leves e translúcidas, substituindo materiais opacos tradicionais, como a alvenaria, o drywall e o concreto. Na mesma linha, de substituir materiais tradicionais, o vidro fotovoltaico, com a laminação de células para geração de energia entre chapas de vidro, pode substituir materiais de revestimento, como cerâmica, pedras naturais e outros compostos minerais. Proporcionam a durabilidade, facilidade de manutenção e estética do vidro, enquanto produzem energia elétrica por décadas. Com a redução do custo das células de silício ocorrida nos últimos anos, a viabilidade desse tipo de solução é economicamente atrativa mesmo em fachadas onde a incidência de sol não é privilegiada.

foto: empa

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Aplicações de Vidro Entrevistas

Entrevista: Fernando Westphal fala sobre o livro “Vidro Plano para Edificações”

Entrevistas

Livro
"Vidro Plano para Edificações"

O Vidro Certo conversou com o professor Fernando Westphal sobre o livro “Vidro plano para edificações”, que foi lançado pela editora Oficina de Textos.

por:

Portal Vidro Certo

Tempo de leitura: 8 minutos

Temos certeza de que esse trabalho será muito útil para todos os envolvidos em processos construtivos, principalmente arquitetos, engenheiros, especificadores, vidraceiros e projetistas. O Vidro Certo não poderia ficar de fora!

Abaixo, você pode conferir os principais pontos desse bate-papo, em que o autor relata os maiores desafios e os principais aprendizados que obteve ao longo do processo, além de valiosas dicas para profissionais da área.

Capa do livro em modelo digital

Professor, recebemos com grande satisfação a notícia sobre o lançamento do seu livro. É, sem dúvida, uma obra significativa para o setor. O interesse em publicá-lo teve uma motivação especial? O senhor é professor nessa área há bastante tempo. Por que lançar essa obra agora?

“A motivação principal foi o fato de não existir publicações nacionais tratando dos aspectos técnicos e das propriedades físicas do vidro plano e suas aplicações em edificações. Sou professor nessa área há 12 anos, mas trabalho com pesquisa e consultoria há mais de 20 anos, e percebi que existe uma carência de bibliografia sobre o assunto. O que encontramos são catálogos dos fabricantes de vidros, que embora tenham um conteúdo rico sobre o assunto, sempre possuem uma tendência de mercado que eu gostaria de evitar em uma publicação isenta.“

Quais os principais desafios que os profissionais da área de construção civil encontram na execução de bons projetos com fachadas de vidro no Brasil? E no que se refere a uso interno, como divisórias, guarda-peitos, tetos e outros?

“Ainda existe pouca difusão de informação técnica acerca das propriedades dos vidros de alto desempenho e muitos projetistas desconhecem o potencial de economia de energia com produtos de controle solar e vidros insulados. Há muito preconceito quanto ao uso de fachadas envidraçadas em climas quentes, mas os estudos indicam que é possível projetar uma edificação com alto grau de transparência, eficiência energética e conforto, desde que se utilize os produtos adequados. Nos últimos anos, houve uma disseminação de projetos de edifícios corporativos no Brasil com fachadas em pele de vidro, e que receberam certificações ambientais de desempenho, comprovando que é possível adotar esse partido arquitetônico com alta eficiência energética. O livro dá ênfase nos critérios de desempenho térmico, acústico e lumínico do vidro, e resume os requisitos que norteiam a especificação dos vidros para fachadas para o alcance de alta eficiência.  

Curiosamente, para as aplicações internas o vidro é bem aceito e tem substituído os materiais convencionais. Entretanto, também existe uma carência de formação técnica mais aprofundada em toda a cadeia videira, pois ainda é comum a verificação de instalações fora dos padrões normativos de segurança. “

É notório que o uso do vidro nas fachadas de edificações vem crescendo no País, em especial nos edifícios nos grandes centros urbanos. A que o senhor atribui esse crescimento?

“Existe um desejo natural das pessoas por edificações mais integradas ao ambiente externo. Estudos científicos comprovam a preferência das pessoas em trabalhar e viver em ambientes com maior área de janela e maior integração visual com o exterior. Vale ressaltar que o prêmio Nobel de medicina de 2017 foi concedido aos três pesquisadores que desvendaram o mecanismo do ciclo circadiano dos seres vivos. Para termos uma vida saudável precisamos estar sujeitos aos ciclos naturais de variação entre dia e noite, por isso é importante nosso contato com o ambiente externo. Esse contato evita problemas de saúde comuns da vida moderna, como hipertensão e depressão.  

Mas não é apenas pela transparência e efeito estético que o vidro tem sido escolhido como material de fechamento das fachadas. O vidro demanda baixo custo de manutenção, pois requer apenas limpeza periódica, mas são raros os casos de necessidade de reposição ou deterioração, comum a outros materiais de revestimento de fachadas. Além disso, a execução de fachadas em pele de vidro é mais limpa e rápida, agilizando a entrega das obras. Esse efeito econômico nos empreendimentos é de extrema importância. É um dos poucos materiais que permite a industrialização das fachadas, com agilidade, baixo desperdício e baixo custo de manutenção.” 

Os usuários desses edifícios sabem os benefícios que o vidro pode trazer à vida deles e ao meio ambiente? 

Isso é difícil de afirmar com certeza. Mas por experiência própria, por vivência, verifico que profissionais da área da construção civil e estudantes dos cursos de graduação em arquitetura e engenharia têm pouco conhecimento sobre os potenciais do vidro nas edificações. O consumidor final, menos ainda. Essa lacuna precisa ser preenchida e é importante que o setor produtivo atue neste sentido, de disseminação de conteúdo junto ao público em geral.

O senhor considera que já há um uso mais consciente dos variados tipos de vidro para fachadas, como os de controle térmico e isolamento acústico? Ainda há muita desinformação por parte dos profissionais? Como seria possível corrigir essa deficiência?

“Em países desenvolvidos esse conhecimento está consolidado. No Brasil, o uso de vidros de alto desempenho ainda é restrito às grandes obras ou àquelas de alto padrão. Ainda existe, de fato, uma carência de formação qualificada entre os especificadores, ou seja, os arquitetos. Estamos trabalhando para corrigir essa deficiência por meio de divulgação de material técnico e palestras.

O livro é uma das ações neste sentido e por isso recebeu o apoio da ABIVIDRO. Mas acredito que uma atuação mais efetiva deve ser promovida junto às universidades, como a criação de disciplina específica sobre o vidro plano nos cursos de arquitetura e urbanismo e engenharia civil. Geralmente esses cursos trazem disciplinas voltadas à aplicação do concreto armado, estruturas de aço e madeira, que consistem na cultura de construção brasileira. Mas percebo que atenção desproporcional é dada ao vidro e às esquadrias, que correspondem a itens importantes de influência no conforto ambiental interno das edificações e consequente impacto no consumo de energia.”

De acordo com seus estudos, o uso correto do vidro de controle térmico pode reduzir em quanto o consumo de energia em um apartamento localizado em São Paulo, por exemplo?

“É difícil de generalizar, mas dependendo da planta, orientação solar e uso do apartamento, em São Paulo pode-se chegar a economia da ordem 20% do uso de energia em climatização quando se utiliza um vidro de controle solar em vez de vidro incolor comum.“

É possível dizer que o Brasil está caminhando para o correto uso de vidro em fachadas, com especificações adequadas para obter bons resultados? Onde estão os maiores gargalos para a especificação correta do material? Em que fase do processo construtivo?

“Sim. O Brasil está no caminho certo. E isso ocorre em parte devido a proliferação da certificação LEED. São quase 1000 empreendimentos certificados no país. Não posso afirmar com certeza, mas arrisco dizer que todos eles possuem vidros de controle solar. Todos os fabricantes de vidro utilizam como exemplos para divulgar seus produtos de controle solar algum prédio certificado LEED. Eu enxergo um obstáculo maior na proliferação dos vidros de alto desempenho nos edifícios residenciais, que ainda utilizam vidros incolores em sua maioria. Nessas situações, acho que o gargalo está no fornecedor das esquadrias, que no geral desconhece os benefícios dos vidros de controle solar e dá uma atenção maior aos benefícios do seu produto, ou seja, no perfil e no sistema de esquadria.”

A utilização de vidros especiais nas fachadas deixa o projeto mais caro? Ou o eventual acréscimo do valor é compensado com economia de energia e outros benefícios?

“Sim. O projeto fica mais caro quando se utiliza vidro de controle solar, comparado ao vidro incolor. Mas se avaliarmos o benefício obtido em economia de energia, também em relação ao vidro incolor, na maioria das situações o investimento se paga em menos de 2 anos, apenas com economia de energia em ar-condicionado. Dependendo do clima, essa economia é imediata, apenas com a redução da capacidade instalada em ar-condicionado.”

Pode citar exemplos de projetos bem executados, ou seja, aqueles em que o vidro foi usado de forma correta tirando vantagem dos benefícios que o material apresenta – seja de construção ou mudança para fachadas vidro?

“O Edifício Multiplan Morumbi Corporate, Torres Gold e Diamond, em São Paulo, que tiveram os vidros de fachada especificados por meio de simulação computacional durante a fase de concepção de projeto, resultando em um empreendimento de alto padrão, com certificação LEED Gold.  

Outro exemplo, com desempenho exemplar, é o Edifício Vera Cruz II, também em São Paulo, na Faria Lima, que teve toda a concepção de fachada também avaliada por simulação computacional. Neste projeto, nós conduzimos a avaliação de mais de 20 especificações de vidros de controle solar e insulados, estudando o impacto na carga térmica e aproveitamento da luz natural. O vidro utilizado foi um insulado, com o objetivo principal de se alcançar melhores condições de conforto térmico interno.”

Por fim, que dica daria para o profissional que pretende executar uma obra com vidro para que alcance bons resultados? 

“Para edifícios comerciais no Brasil, comece pesquisando por especificações de vidro com fator solar abaixo de 0,40 e transmissão luminosa em torno de 40%. Isso para projetos que tenham área de janela entre 40% e 50% da fachada. O ideal é utilizar vidros com reflexão luminosa abaixo de 20%, para evitar a reflexão excessiva, tanto externa, quanto internamente. Por fim, estude sobre as propriedades ópticas dos vidros para entender o porquê dessas recomendações. O livro pode ser um ótimo ponto de partida! “

por:

Portal Vidro Certo

CONHEÇA O AUTOR

Fernando Simon Westphal é engenheiro civil formado pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), onde também desenvolveu seu mestrado e doutorado com ênfase em eficiência energética em edificações. É professor nos cursos de graduação e pós-graduação em arquitetura e urbanismo na UFSC e atua como consultor em projetos de edificações de alto desempenho no Brasil. 

Se ficou interessado em conferir o trabalho do professor Fernando Westphal, o livro está disponível clicando no botão abaixo.

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