Módulos de fachada para reabilitação eco-eficiente de edifícios

Abstract

Reduzir o consumo de energia e precaver o desperdício energético são alguns dos grandes objetivos da União Europeia (UE). Nesse contexto, a procura por novas tecnologias para a eficiência energética dos edifícios é urgente e pertinente uma vez que as tecnologias convencionais são relativamente pouco eficientes. Nas últimas décadas a tecnologia na área de fachadas sofreu avanços significativos, integrando elementos específicos para se adaptarem às condições externas e às exigências do utilizador. Dentre os componentes dos edifícios, as fachadas constituem um meio privilegiado para atuar e propor soluções, uma vez que influenciam o consumo de energia do edifício e o conforto dos seus ocupantes, dado que contribuem significativamente para a transferência de calor entre o ambiente interior e o ambiente exterior. Dessa forma, o objetivo deste trabalho de investigação foi o desenvolvimento de um sistema de fachadas denominado: “Módulos de Fachada para Reabilitação Eco- Eficiente de Edifícios”. Foram desenvolvidos pequenos componentes ajustáveis e intercambiáveis entre si, nomeadamente: grelha estrutural para montagem dos módulos; módulo padrão envidraçado fixo e móvel (projetante); módulo de proteção solar; módulo de ventilação; módulo parede de Trombe, módulo estufa e módulo fotovoltaico “girassol”, visando principalmente a eficiência energética. A metodologia consistiu no uso de simulações computacionais para determinação das condições de conforto térmico, iluminação natural e geração energética do módulo fotovoltaico e, além disso, foram realizados ensaios de caracterização espectrofotométrica dos vidros e ensaios em túnel de vento para o módulo de ventilação. Os resultados indicaram uma diminuição do consumo energético para os modelos simulados, principalmente devido ao uso de soluções passivas, como paredes de Trombe. O sistema de fachadas proposto resultou num sistema modular, com elementos passíveis de serem utilizados em conjunto ou separados, de forma flexível e versátil de acordo com a orientação solar e necessidades climáticas. A versatilidade e flexibilidade dos módulos é um importante diferencial do sistema, uma vez que permite uma abordagem arquitetónica diferente a cada aplicação, tal característica normalmente não é encontrada em sistemas de fachadas, que compreendem geralmente um único módulo. O uso deste sistema modular nos modelos indicou uma diminuição expressiva do consumo energético, principalmente devido ao uso dos módulos solares passivos. Espera-se que este sistema de fachada seja uma nova tecnologia que incorpora vidros de alto desempenho e soluções passivas, além de atender às exigências funcionais e estéticas.

Reduction in energy consumption and avoidance of energy waste are two of the main objectives of the European Union (EU). In this scope, the search of new technologies for energy efficiency in buildings is urgent once conventional technologies are not efficient in most cases. Over past, facade technology has been significantly improved by specific elements and materials to adapt climate conditions and user’s requirements. Among building elements, facades are privileged components to study and propose solutions. They have major influence on energy consumption of buildings and in comfort of occupants, contributing significantly to the heat transfer between indoor and outdoor environment. In this context, the main objective of this research was the development of a new facade system named "Facade Modules for Eco-Efficient Renovation of Buildings". Small adjustable and interchangeable components were developed, namely structural grid for modules assembly, fixed and awning standard glazing modules, solar protection module, ventilation module, Trombe wall module, sunspace module and photovoltaic (PV) “sunflower”, to mainly improve energy efficiency. The methodology consisted in computer simulations to determine conditions of thermal comfort, daylighting, and energetic generation of PV module. Spectrophotometer tests for glazing and wind tunnel tests for ventilation module were performed. The results indicated a decrease in the energy consumption of the simulated models, mainly due to the use of passive solutions, such as Trombe walls. The proposed facade system resulted in a modular system, with elements capable of being used in group or separately, with flexible and versatile applications, according to solar orientation and climacteric needs. The versatility and flexibility of the modules is an important advantage of the system, once it allows a different architectural approach for each application, such this feature is not usually found in facade systems, that comprises generally a single module. The use of this modular facade system in the models indicated an expressive energy consumption decrease, mainly due to the use of passive solar modules. This facade system is expected to be a new technology incorporating high-performance glass and passive solutions, also meeting functional and aesthetic demands.