A pele dos edifícios comerciais: análise de desempenho térmico dos sistemas de fachada e materiais de revestimento

INTRODUÇÃO

Com o desenvolvimento tecnológico no decorrer dos séculos, a facilidade dos transportes e a condivisão de informações, novos materiais e sistemas surgem na construção de edifícios. Uma das principais modificações observadas foi a verticalização das estruturas, possibilitada pelo surgimento do elevador e das plataformas elevatórias. Nos centros urbanos, os terrenos disponíveis ficam gradativamente mais escassos e valorizados tornando a verticalização a saída mais usual, a fim de aumentar os lucros, maximizar a utilização do espaço e da infraestrutura urbana.  Antocheviz e Reis (2016) indicam que os edifícios altos são aqueles que possuem dez pavimentos ou mais e tornam-se fatores de concentração da população em áreas centrais ou de grande relevância na cidade. 

Para a construção dos edifícios comerciais que se destacam em altura, as tecnologias construtivas e os materiais estruturais e de acabamento empregados são importados e compartilhados sem que se realize uma análise consistente das condições locais e da aplicabilidade de cada material. Nos países de clima tropical, as altas temperaturas nos meses de verão têm demandado a larga utilização de sistemas de climatização nos mais diversos ambientes. Os espaços destinados a escritórios são certamente os que não podem prescindir desses sistemas, pois o nível de conforto influencia nos níveis de concentração e produção. O conforto no ambiente de trabalho também está relacionado às condições de temperatura interna. Além disso, a grande maioria dos equipamentos utilizados nos escritórios, mas principalmente os computadores, não funcionam corretamente em altas temperaturas, exigindo novamente uma climatização adequada.

Diante da preocupação crescente com a sustentabilidade, os projetos arquitetônicos buscam soluções aos desafios ambientais e tecnológicos, observando os seguintes aspectos: orientação solar e ventos, a geometria dos espaços e edifícios, as condicionantes ambientais, os materiais de estrutura e vedação, o tratamento das fachadas e coberturas, a proporção da área de aberturas e as proteções solares (GONÇALVES; DUARTE, 2006). As instituições e órgãos de regulação da sociedade passaram a exigir controles mais rígidos nas construções, por meio de leis e normas técnicas sobre eficiência energética, a fim de eliminar gastos elevados com energia, indicando a análise prévia do projeto arquitetônico e das especificações de materiais adequados para a obtenção do desempenho ambiental. 

Segundo Santos e outros (2015), conhecer o comportamento térmico dos materiais que compõem a edificação permite aos projetistas estabelecerem estratégias para que as construções possam responder de maneira eficiente às variações climáticas, oferecendo conforto, minimizando o uso de equipamentos e o consumo de energia. Desta maneira, o desempenho dos edifícios depende não apenas do desempenho de elementos individuais, mas também em como eles se comportam como sistemas integrados. A fachada dos edifícios é particularmente importante. Especificamente, determina o quão hermético é o edifício, qual a quantidade de calor que é transmitido através de pontes termais e quanto a luz natural e a ventilação podem ser utilizadas, sendo grandes influenciadoras no consumo de energia. Reduzir a entrada de calor, através de materiais de revestimento e vidros mais eficientes e de recursos de sombreamento da fachada, é uma das formas de evitar a sobrecarga no uso de sistemas de condicionamento do ar. A crescente preocupação com as questões ambientais e a criação das normativas relacionadas à eficiência energética favorecem o desenvolvimento de pesquisas relacionadas ao tema e, também, a criação de sistemas de fachadas cada vez mais inovadores, com materiais de acabamento, cores e texturas diversificados, de alto valor estético e alta resistência. 

Diante da problemática da eficiência energética nos edifícios, a pesquisa teve como objetivo analisar o desempenho térmico de sistemas de fachada, com diferentes materiais de revestimento em edifícios comerciais altos, climatizados artificialmente, em Vitória, ES. 

ANÁLISE DE RESULTADOS

Os resultados e análises referentes ao desempenho térmico no edifício de uso comercial foram apresentados inicialmente por dados de consumo de energia para climatização considerando a temperatura de conforto de referência entre 23,44°C e 26,5°C para a orientação da fachada Leste-Oeste, no período de um ano, para todas as variações de vedação de fachada. O modelo base de edifício definido foi simulado com 11 tipos de vedação vertical e acabamentos externos, mantendo-se inalteradas as outras configurações. 

Para os sistemas de fachada com materiais opacos foi utilizado o mesmo percentual de abertura (janelas) para as fachadas. A área envidraçada nos modelos corresponde a 35% das superfícies verticais. Para os sistemas de fachada que utilizam pele de vidro, o percentual de superfície envidraçada é de 100% das superfícies verticais. Os resultados obtidos nos relatórios do software foram resumidos na tabela 6.

Tabela 6 – Resultados das simulações dos modelos com orientação Leste-Oeste.

ModeloTemp. Mínima(ºC)Temp. Média(ºC)Temp.Máxima(ºC)Horas necessárias de climatização (h)GastoAnual com climatização(KWh/ano)Custo anual com climatização(R$ /ano)
M0121,0231,8244,202073827.000434.907
M0221,2031,9544,232076826.000434.387
M0323,6434,2346,632088817.000429.933
M0423,6434,2343,342088818.000430.160
M0522,5333,8747,082087758.000398.776
M05.222,5433,5846,482087826.000434.489
M0622,0534,7749,572087876.000460.808
M0721,2433,0246,922085880.000463.011
M0825,1539,0955,502088874.000459.777
M0924,0636,6451,462088874.000459.917
M1023,4134,2747,102088751.000395.335

M01 - Alvenaria com reboco e pintura;

M02 - Revestimento cerâmico sobre alvenaria;

M03 - Revestimento em placas de rochas sobre alvenaria;

M04 - Alumínio composto (ACM) sobre alvenaria;

M05 - Light Steel Frame com painéis cimentícios e gesso acartonado;

M05.2 - Light Steel Frame com painéis cimentícios, isolamento em lã de rocha e gesso acartonado;

M06 - Pele de vidro com vidro comum incolor;

M07 - Pele de vidro com vidro comum colorido;

M08 - Pele de vidro com sistema unitizado e vidro duplo incolor;

M09 - Pele de vidro com sistema unitizado e vidro duplo colorido; e

M10 - Fachada ventilada com porcelanato com a base em alvenaria.

Observa-se nos resultados que há necessidade de climatização em quase 100% das horas de ocupação dos escritórios. O total de horas de ocupação, na configuração feita nos modelos é de 2088 horas no ano. Todas as simulações, com exceção dos modelos M01 e M02, resultaram na totalidade das 2088 horas como horas de desconforto, indicando que a climatização é necessária, nestes ambientes, por todo o período em que o espaço é ocupado. 

A grande carga elétrica empregada em equipamentos e iluminação nos interiores dos escritórios e a grande concentração humana faz com que os espaços de escritórios percebam elevada carga de calor interna o que, domando-se à carga térmica do ambiente externo, provoca temperaturas máximas bastante elevadas, principalmente nos meses de verão, de novembro a março. Recorda-se, porém, que esta pesquisa foi realizada considerando-se as salas comerciais fechadas hermeticamente e sem a utilização de ventilação natural, não sendo, portanto, analisada a mitigação do calor interno através da abertura das janelas e ventilação dos espaços. 

Verifica-se que os sistemas de fachada tradicionais em alvenaria convencional com acabamento em pintura (M01) e revestimento cerâmico (M02) são os sistemas que apresentam as menores temperaturas internas, enquanto os sistemas com pele de vidro duplo (M08 e M09) obtêm as maiores temperaturas. Analisando os dados relativos ao gasto com energia dos modelos simulados, expressos na Figura 7, os resultados indicam, porém, que os modelos M01 e M02, que apresentaram as menores temperaturas internas, não são os modelos mais eficientes termicamente. Verifica-se que os sistemas de fachada tradicionais em alvenaria convencional com acabamento em pintura (M01) e revestimento cerâmico (M02), dentre os sistemas com 25% de abertura de fachada (janelas), foram os menos eficientes, consumindo até R$ 40.000,00 (quarenta mil reais) ao ano a mais do que o sistema mais eficiente. Deduz-se que o elevado valor de transmitância térmica (valor U) dos materiais que compõem estes sistemas de fachada permite grandes trocas de calor entre interior e exterior, possibilitando que o calor produzido internamente, nas salas comerciais, seja dissipado através dos materiais da fachada. Porém, a climatização produzida pelos aparelhos de ar-condicionado, demandados nas horas de desconforto e altas temperaturas, também é igualmente dissipada através da mesma fachada, ampliando a necessidade de sua reposição contínua, fazendo com que os equipamentos utilizem maior potência e, consequentemente, empreguem mais energia no processo.

Outra análise importante é que, nas simulações M03 e M04, independente do material de acabamento externo (placa de rocha ou ACM), quando se utiliza uma separação entre o material de revestimento e a base da fachada (alvenaria) utilizando suportes metálicos com uma camada fina de ar, verifica-se uma redução no consumo de energia com climatização em até R$ 5.800,00 (cinco mil e oitocentos reais) ao ano em relação às simulações M01 e M02. A fina camada de ar se caracteriza como uma barreira isolante que impede a entrada de calor por parte da radiação direta do sol e da atmosfera, mas permite o aquecimento interno favorecido pelo elevado número de equipamentos e pessoas presentes nos ambientes.

Analisando a simulação do modelo M05, utilizando-se gesso acartonado e placa cimentícia, verifica-se que a retirada da alvenaria e sua substituição por uma camada de ar com estruturas em aço leve (steel frame) e pela placa em gesso acartonado, provocou também um aumento em cerca de 2°C em relação à pintura (M01) e ao revestimento cerâmico (M02). Porém, a redução no consumo de energia e no gasto com ar-condicionado é significativo, podendo chegar a R$ 36.000,00 (trinta e seis mil reais) ao ano. Neste caso, a camada isolante de ar tem sua espessura aumentada, passando de 5 cm para 9 cm. 

Os resultados das simulações das fachadas que utilizam pele de vidro indicam aumentos consideráveis nas temperaturas internas dos ambientes, relacionadas à maior absorção de energia solar possibilitada pelo maior percentual de abertura da fachada (vidro), que é de 67%. Os valores para os custos com climatização indicam também um acréscimo muito expressivo, podendo chegar a até R$ 28.000,00 (vinte e oito mil reais) mais caros do que os sistemas tradicionais em pintura e cerâmica. Observa-se também que o vidro duplo apresenta uma leve melhora na eficiência do sistema de climatização em relação ao vidro simples. Tal fato se dá, novamente, pela redução do valor U do sistema de fachada. Esta economia é, porém, irrisória, e não justificaria o custo inicial de implantação de um sistema mais caro e complexo. A colocação de vidros coloridos, em substituição aos vidros incolores na fachada com pele de vidro simples indica uma leve redução nas temperaturas internas médias, porém, acusa um pequeno aumento no custo de climatização de aproximadamente 2 mil reais ao ano. Essa variação nos valores dos sistemas em pele de vidro deve ser melhor investigada em pesquisas específicas dedicadas aos tipos de vidros e com base em outros aspectos como o fator solar, por exemplo. A inserção de pigmentação no vidro pode caracterizar um aumento da absortância do material.

Em relação aos sistemas com maior percentual de superfície opaca, o sistema de fachada ventilada foi a solução que mais economizou energia dentre todas as opções de sistemas. A simulação desta opção de sistema de fachada, porém, não ocorreu com a circulação do ar entre a vedação vertical mais interna e a segunda pele. O EcoDesigner Star considerou somente uma espessa camada de volume de ar isolante entre a vedação de base do edifício e o revestimento mais externo, ignorando as movimentações desta camada de ar que podem intensificar a eliminação do calor adquirido pelo sistema através da radiação solar direta. A melhoria no conforto térmico indicada na simulação deste tipo de sistema de fachada ocorreu devido ao aumento na espessura da camada de ar isolante, o que amplia a proteção da vedação mais interna. 

Figura 8 – Classificação de eficiência energética dos modelos simulados, do mais eficiente ao menos eficiente.

A partir dos resultados analisados foi efetuada a classificação dos sistemas em relação ao desempenho térmico. A classificação é demonstrada no Figura 8, que indica, na parte superior, o modelo que apresenta o menor consumo e, portanto, mais eficiente energeticamente, seguindo em ordem crescente de consumo e decrescente de eficiência, os outros modelos simulados. 

CONCLUSÕES

A definição do melhor sistema de fachada para um edifício depende de inúmeros fatores e a eficiência energética é somente um deles. A economia de energia relacionada à redução do aquecimento da fachada e dos ambientes interiores é, sem dúvida, um fator de grande importância na sustentabilidade do edifício ao longo do seu ciclo de vida. Os projetos arquitetônicos estão cada vez mais complexos, o que torna necessário o desenvolvimento de soluções específicas e uma análise detalhada do desempenho do edifício. A pesquisa visa munir os projetistas de informações a respeito da variável relacionada à eficiência energética dos diversos sistemas de fachada possíveis de serem executados na região proposta, identificando um modelo de edifício e ocupação recorrente, aplicando situações reais de utilização do espaço e simulando as consequências das definições arquitetônicas relacionadas às fachadas. Foi possível identificar o impacto real e direto das soluções de fachada no custo anual de climatização da edificação, permitindo que o construtor ou o proprietário do edifício possa tomar decisões de aplicação de sistemas e materiais mais adequados às suas necessidades e à melhoria do desempenho do edifício ao longo de sua vida útil.

A desburocratização tão sonhada

Neste primeiro semestre de 2021, as prefeituras estão se preparando para adequar seus processos internos à Resolução Federal número 64 de 11 de dezembro de 2020 que prevê a liberação do alvará de construção e do habite-se para atividades na construção civil de baixo risco, buscando simplificar e desburocratizar o processo de reformas, pequenas construções, demolições, instalações de equipamentos, entre outros.

De acordo com a norma, construções até 1.750 m² podem ser dispensadas de todos os licenciamentos governamentais hoje necessários, de modo declaratório e após terem apresentado toda a documentação como comprovação de propriedade e documentos de responsabilidade técnica.

Tal medida vem recebendo duras críticas, inclusive do próprio Conselho de Arquitetura do Brasil, o qual se manifestou com preocupação em relação ao ordenamento territorial e controle e uso do solo.

Mas será que este já não era um passo tão almejado pelos próprios arquitetos? Inúmeras são as dificuldades encontradas pelos profissionais da construção civil na sua atuação diariamente. Muitos empreendimentos permanecem paralisados por meses, aguardando análises e repostas dos órgãos públicos, mesmo quando todos os critérios técnicos e urbanísticos são atendidos. Algumas prefeituras nem sequer disponibilizam canais de atendimento para os profissionais. 

Em alguns casos, a aprovação passa não somente pela prefeitura, mas também por outros órgãos como é o caso do Comando da Aeronáutica e do IPHAN, Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional. Ora, não era melhor que os órgãos públicos expusessem suas necessidades aos municípios e que as limitações impostas fossem já estabelecidas no Plano Diretor Urbano, deixando assim os profissionais da construção civil mais seguros na sua atuação e simplificando o processo de aprovação, economizando verba e tempo? Por que a análise dos projetos deve ser realizada duas vezes, respeitando sempre os prazos intermináveis de cada órgão, em filas imensas?

O setor da construção civil é sempre um dos mais afetados pelas grandes crises econômicas. Surpreendentemente, foi um dos setores que mais se desenvolveu neste período de pandemia, expandindo sua atuação e gerando diversos empregos. Este é um claro sinal de que é um setor essencial para a vida das pessoas, gerando qualidade de vida e minimizando problemas de saúde física e mental. 

Portanto, cada novo passo na modificação da legislação no sentido de melhorar os serviços para o cidadão deve ser visto não pelo viés político arraigado, mas principalmente pelo impacto na vida das pessoas, na geração de renda e empregos e no desenvolvimento sustentável da cidade, liberando os gestores públicos para atuarem no que realmente interessa para a sociedade que é a organização do território e dos serviços públicos de qualidade para os cidadãos.

*Liane Destefani é vice-presidente do Conselho de Arquitetura e Urbanismo do Espírito Santo (CAU/ES).

Publicado em A Tribuna em 26 de fevereiro de 2021

Por Liane Destefani*

Casas e cidade ganham novos significados durante a pandemia

Hoje, nós nos orgulhamos em dizer que o único remédio efetivo para esta pandemia foi criado pelos arquitetos: a casa! Dentro de casa estamos seguros do vírus, do clima, dos malfeitores, do barulho, da poeira, do caos. Isolados, nos sentimos então mais protegidos, com nossas famílias, nossos hábitos, nossas conversas, nossos passatempos. Mas por que, então, não estamos tão tranquilos? Por que, então, ainda paira o medo, a ansiedade e o estresse?

A nossa casa é o nosso núcleo primário de sociedade. A convivência restrita em família, que gera os laços afetivos e os ensinamentos mais básicos de sobrevivência. Mas a casa não foi o edifício projetado e pensado pelos arquitetos para as longas horas de trabalho, para a sequência de vídeos e exercícios de aprendizado das crianças, para as atividades físicas que o corpo necessita e muito menos para o lazer em grandes espaços ao ar livre, tão necessário a todas as faixas etárias. Na situação tão inusitada que estamos vivendo, um espaço pensado para as atividades básicas do morar agora se encontra solicitado a responder positivamente também a todas as outras necessidades vitais do ser humano, condição para a qual não foi pensado e nem preparado.

E será que realmente todas as casas são seguras? A classe alta da sociedade não vê o problema que acabo de apresentar, pois as residências possuem grandes áreas verdes, espaços de lazer e trabalho. A classe média consegue, com algumas adaptações, suprir algumas necessidades e realizar as atividades em espaços pifiamente reconfigurados sem auxílio profissional. A grande classe baixa existente nesse país, porém, não tem as mínimas condições de manter nem mesmo uma higiene mais acurada. 

Independente da classe social à qual pertence ou da estrutura de sua casa, cada indivíduo não consegue se satisfazer somente na esfera da sua família. Enquanto seres que vivem em sociedade, nosso espaço maior de convivência é a cidade. É na cidade onde tudo acontece, onde as relações se formam, onde os aprendizados que nos fazem crescer acontecem e onde nos sentimos completamente realizados. 

A felicidade, que combate o estresse e a depressão, acontece com o desenvolvimento das situações cotidianas que tem a cidade como cenário. Esse organismo vivo, em constante e acelerado crescimento, com vários problemas e dificuldades, mas também com muitas oportunidades, nos envolve a cada dia e nos proporciona uma miríade de opções de caminhos, ações e reflexos que tornam o “viver” a grande experiência do ser humano. 

A casa continua sendo nosso refúgio, para fugirmos da agitação do convívio social, mas estamos ansiosos pelo nosso retorno a esse mundo externo e nos sentimos incompletos por termos nossas necessidades vitais tolhidas neste momento. Por isso é tão difícil manter o isolamento completo e não é culpa de ninguém, porque somos assim, precisamos disso; precisamos da cidade!

Hoje, temos que pensar em nos proteger e proteger as pessoas que amamos, com paciência e disciplina, aguardando o momento em que seremos completos novamente. E quando isso acontecer, vamos nos lembrar que precisamos da cidade e que precisamos cuidar dela com mais carinho! 

Texto de opinião – Liane

Publicado em A Tribuna em 15 de maio de 2020

Conselhos Profissionais têm papel importante na sociedade

No próximo dia 15, comemoramos o Dia do Arquiteto e faz-se necessário destacar a importância, não só dos profissionais da Arquitetura e Urbanismo, mas do conselho que regulamenta as atividades afins, para a construção de uma cidade melhor para todos nós. Por isso, é importante esclarecer qual é a função dos conselhos profissionais. 

Enquanto os sindicatos têm como objetivo a representação e a defesa da respectiva classe profissional, focados em questões trabalhistas, salariais e negociações com o patronato, os conselhos, de modo geral, se concentram na fiscalização do exercício e na orientação das profissões, trazendo segurança em relação aos serviços prestados pelas classes profissionais que representam. 

O Conselho de Arquitetura e Urbanismo do Espírito Santo (CAU/ES), por exemplo, cumpre com zelo sua função de fiscalizar os arquitetos, mantendo um acervo completo dos serviços realizados, estabelecendo um código de ética e mostrando à sociedade quem realmente é profissional e quem é um provável charlatão.

Infelizmente, os estelionatários estão cada vez mais criativos para aplicar golpes. Por isso, é muito importante contratar somente quem realmente tem habilitação para exercer determinada profissão, sendo devidamente registrado no conselho.

O Dia Nacional do Arquiteto e Urbanista, comemorado no dia 15 de dezembro, virou lei em 2018. A data foi escolhida pelo Conselho de Arquitetura e Urbanismo do Brasil (CAU/BR) por ser a data de aniversário do grande arquiteto brasileiro Oscar Niemeyer. 

O CAU, assim como os outros conselhos profissionais, é uma autarquia, ou seja, uma entidade da administração pública indireta. Portanto, como empresa pública, usamos um modelo de gestão participativa que é gerenciada por arquitetos eleitos como conselheiros. Estamos finalizando agora a gestão 2018-2020 e os conselheiros eleitos no último pleito da autarquia vão definir as ações e os objetivos estratégicos para a próxima gestão. 

A condução desse processo é complexa, mas extremamente válida por seu papel social. Por meio do CAU, arquitetos tomam decisões que vão impactar como um todo a sociedade. Para ocupar esse lugar, os conselheiros têm que se preparar, estudar, entender sobre administração e ter domínio sobre as leis e regimentos relacionados ao trabalho do arquiteto e ao funcionamento do Conselho.

O foco da nossa gestão foi manter o máximo de transparência possível, com incentivo à participação dos grupos de arquitetos, associações e outros profissionais envolvidos nas decisões do conselho. Além disso, mantivemos contato direto e parcerias com outros órgãos públicos e empresas privadas, como prefeituras e instituições de ensino superior, com o objetivo de promover a arquitetura e urbanismo, incentivar políticas públicas no setor e colaborar com o desenvolvimento dos profissionais registrados.

Finalizando meu ciclo como Presidente desta instituição, desejo muito sucesso à nova gestão na condução do CAU/ES nos próximos 3 anos e aproveito a oportunidade para parabenizar todos os arquitetos e urbanistas pelo nosso dia e pela dedicação incessante na transformação saudável dos nossos edifícios e das nossas cidades! 

Publicado em A Tribuna em 14 de dezembro de 2020

Por Liane Destefani, Presidente do Conselho de Arquitetura e Urbanismo do Espírito Santo (CAU/ES)